DE60024837T2 - Wärmeübertragungsvorrichtung - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen für Katheter, die eine Wärmeübertragungsvorrichtung an oder nahe ihrem distalen Ende aufweisen.
- Einer der vorliegenden Zwänge, die die Herstellung von Kathetern betreffen, welche zum Überwachen verschiedener Herzleistungsdaten entworfen sind, ist die Art und Form des erforderlichen Wärmeübertragungsvorrichtungssystems. Eine vorliegende Form der Wärmeübertragungsvorrichtung involviert eine Thermospule, die radial um den Katheterkörper angeordnet ist, um eine im Allgemeinen röhrenförmige Spule zu bilden, die sich entlang der Außenwand des Katheters erstreckt. Eine derartige Wärmeübertragungsvorrichtung ist in
US 5509424 gezeigt. Derartige Wärmeübertragungsspulen erfordern jedoch Zeit und Aufwand zum Wickeln und Bilden und schränken auch die mögliche Verkleinerung derartiger Katheter zur Verwendung in der Pädiatrie ein. - Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Verbesserungen an der Art und Beschaffenheit von Wärmeübertragungsvorrichtungen zur Verwendung mit Kathetern bereitzustellen.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung ist somit ein Katheter bereitgestellt, der eine Wärmeübertragungsvorrichtung an oder nahe seinem distalen Ende und ein Temperaturfühlelement zum Messen der Temperatur des umgebenden Bluts aufweist, wobei die Wärmeübertragungsvorrichtung als flexibler Film auf die Katheterwand aufgeschichtet oder in sie eingeschichtet oder in sie als Beschichtung eingelagert ist oder wobei die Katheterwand mit der Wärmeübertragungsvorrichtung als flexiblem Film beschichtet ist, wobei der flexible Film einen oder mehrere elektrische Widerstandsflussweg(e) darauf oder dort hindurch aufweist und um die Katheterwand platziert werden kann.
- Derartige Filme können flexible Metallfilme umfassen, auf denen ein oder mehrere elektrische Wege geätzt worden sind oder worauf sie anderweitig erstellt worden sind. Alternativ dazu könnten ein oder mehrere elektrische Wege auf einen Kunststofffilmüberzug hinzugegeben werden. Die Form der Hinzugabe umfasst jeden Typ von Abscheidung oder Beschichtung, und der eine oder die mehreren elektrischen Wege können durch Ätzen usw. gebildet werden, um die Widerstandsstruktur zu bilden.
- Ein oder mehrere Temperaturfühler oder Fühlerleitungen sind auf oder in dem Wärmeübertragungsvorrichtungsfilm eingeschlossen, um die Temperatur des/der elektrischen Weges/Wege und somit die Temperatur der ganzen Wärmeübertragungsvorrichtung zu überwachen.
- Geeignete Überzugsmaterialien umfassen PVC, Polyurethan, Seide, synthetische Seide, Silikongummi, ElastonTM usw., möglicherweise um 20–80 Mikrometer dick, und geeignete dünne hochwiderstandsfähige Metallfilme einschließlich Nickel, Chrom oder Nickel-Chrom. Diese können auf das Kunststoffüberzugsmaterial abgeschieden und unter Verwendung einer Photolithographiemaske gemustert werden, um die Widerstandsstruktur zu bilden.
- Auf der Oberseite der Widerstandsstruktur könnte ein geeigneter Isolator wie Parylene C platziert sein, gefolgt von der Abscheidung eines geeigneten Temperaturfühfmittels, z. B. von Heißleitern oder Platin. Schließlich kann die äußere Oberfläche mit einer Silber- oder Goldschicht beschichtet sein, die möglicherweise 5–10 Mikrometer dick ist. Diese Schicht hilft dabei, die Wärmeverteilung zu mitteln. Gold und/oder Silber sind geeignet, da sie leitfähig und biokompatibel sind. Wahlweise wird eine weitere Schicht aus Parylene C oder einer anderen Isolierung als äußere Schicht hinzugegeben.
- Mögliche Anordnungen für die elektrischen Wege und Temperaturfühlmittel über das Überzugsmaterial hinweg werden in den
3 und4 der beigefügten Zeichnungen gezeigt. - Diese Form der Wärmeübertragungsvorrichtung kann um einen Katheter an oder nahe seinem distalen Ende befestigt werden. Der Film ist vorzugsweise etwa 0,5–2,0 cm lang, damit er innerhalb des Hauptgefäßstrangs der Pulmonalarterie verbleibt. Der Film könnte mit Beginn bei etwa 4–5 cm von der Spitze um den Katheter befestigt werden, und in dem Fall eines PVC-Katheterkörpers könnte die PVC-Film-Wärmeübertragungsvorrichtung durch ein Lösungsmittel angeklebt werden.
- Eine derartige Wärmeübertragungsvorrichtung könnte angepasst werden, um für einen Katheter mit einem Durchmesser von weniger als 7 F (2,3 mm) geeignet zu sein. Noch besser kann die Wärmeübertragungsvorrichtung in einen Katheter mit einem Durchmesser von 3–5 F (1–1,67 mm) inkorporiert werden. Die Wärmeübertragungsvorrichtung sollte den äußeren Durchmesser des Katheters um nicht mehr als etwa 0,3 F (0,1 mm) vergrößern.
- Unter Verwendung derselben Technik könnte ein ähnlicher Film nur zum Temperaturfühlen gebildet werden. Das Temperaturfühlmaterial könnte auf einem Überzugsfilm abgeschieden werden, gefolgt von Parylenebeschichtungen (und Goldbeschichtungen). Ein derartiger Temperaturfühler könnte 2–4 cm proximal zu der Wärmeübertragungsvorrichtung positioniert werden. Wahlweise wird eine weitere Schicht aus Parylene C oder eine andere Isolierung als äußere Schicht hinzugegeben.
- Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Wärmeübertragungsvorrichtung auf der Katheterwand durch jedes beliebige bekannte Verfahren der Abscheidung angeordnet, z. B. durch Plasmaabscheidung, Drucken, Galvanisieren auf Kunststoff, Photolithographie usw. Auftragung durch Drucken verwendet z. B. leitfähige Tinte oder eine leitfähige Schicht mit nachfolgendem Ätzen. Dieses Verfahren der Abscheidung kann jedes geeignete mit Widerstand behaftete Material verwenden. Zusätzlich dazu könnte das Temperaturfühlermaterial ähnlich aufgetragen werden.
- Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Katheter bereitgestellt, wobei eine Länge seiner äußeren Wand gänzlich, im Wesentlichen oder zum Teil aus dotiertem Material gebildet ist, das bei Anlegung von Strom dort hindurch als Wärmeübertragungsvorrichtung wirken kann.
- Diese Form der Wärmeübertragungsvorrichtung könnte als ein inhärenter Teil der Katheterwand statt als eine separate Hinzugabe einer Wärmeübertragungsvorrichtung zu dem Katheter gebildet werden. Die Katheterwand wird mit einem mit Widerstand behafteten Material oder einem Inhaltsstoff, der elektrischen Strom dahindurch leiten kann, ausreichend dotiert, ohne dass ihre anderen Eigenschaften beeinträchtigt werden. Jedes leitfähige Material könnte geeignet sein, z. B. Silber, Gold.
- Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Katheterwand bereitgestellt, die einen oder mehrere Metalldrähte dort hindurch aufweist.
- Durch das Platzieren der elektrischen Anschlüsse innerhalb der Katheterkörperwand sind keine separate Lumen für elektrische Anschlüsse zu ihrem distalen Ende innerhalb des Katheterinneren mehr erforderlich. Diese Drähte können dem Katheter auch die erwünschte oder erforderliche Steifheit verleihen.
- Der Draht/die Drähte können aus einem geeigneten Metall, z. B. Kupfer, gebildet sein. Vorzugsweise wird jeder Draht innerhalb des Katheterkörpers coextrudiert.
- Noch besser gibt es in der Katheterwand einen oder mehrere Sätze elektrische Drähte, wobei jeder Satz die erforderliche Anzahl an Drähten für die erwünschten Abläufe aufweist.
- In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Katheterkörper drei Sätze Drähte auf, wobei jeder Satz zwei Drähte beinhaltet. Ein Satz Drähte ist für ein Heizelement, und die anderen zwei Sätze sind für jedes von zwei Temperaturfühlelementen, die auf oder entlang der Katheterwand platziert sind, oder ein Satz dient zum Messen der Temperatur des umgebenden Bluts und der andere Satz zum Messen der Temperatur der Wärmeübertragungsvorrichtung, oder für jede andere geeignete Kombination von Messungen.
- Der Draht oder die Drähte in der Katheterwand sollten leicht freigelegt und somit an die erforderlichen elektrischen Einheiten, denen sie zugehören, angeschlossen werden können. Jeder freigelegte Draht könnte durch einen geeigneten Isolator wie etwa Vinylklebstoff oder eine Urethanvergießverbindung abgedeckt werden.
- Ein Beispiel dieses Aspektes der vorliegenden Erfindung ist in
2 der beigefügten Zeichnungen gezeigt. - Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Katheter bereitgestellt, der den oben beschriebenen ersten und dritten Aspekt kombiniert.
- Ein Vorteil der Verwendung von einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, ist die Fähigkeit, die Größe des Katheters zu reduzieren, im Besonderen zur pädiatrischen Verwendung. Ein Katheter, bei dem die für die Wärmeübertragungsvorrichtung usw. erforderlichen Drähte innerhalb des Katheterkörpers coextrudiert werden, bedeutet, dass der Katheter nur ein einzelnes distales Lumen (möglicherweise von 0,5–0,7 mm Durchmesser) zur Lösungsinfusion und Drucküberwachung benötigt.
- Die neuartigen Apparate und Verfahren der vorliegenden Erfindung könnten auch auf nicht medizinischen Feldern verwendet werden, die Wärmeübertragungsvorrichtungen an oder nahe dem distalen Ende länglicher Röhren zum Platzieren an entfernt gelegenen Orten verwenden. Derartige Felder umfassen die Flugtechnik, jegliche Fluidströmungsanalyse, Speise- und Getränkeverarbeitung und -überwachung, Wasser- und Abwasserwirtschaft, Chemotechnik, Brennstoffversorgung von Maschinen usw.
- Die vorliegende Erfindung ist außerdem besonders auf das pädiatrische Katheterfeld anwendbar.
- Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind lediglich beispielhaft in den beigefügten Diagrammzeichnungen gezeigt, wobei:
-
1 eine Seitenansicht eines pädiatrischen Katheters ist; -
2 eine radiale Querschnittsansicht einer Katheterwand mit darin platzierten elektrischen Drähten ist; -
3 ein Beispiel eines Wärmeübertragungsvorrichtungsfilms zur Anlegung um einen Katheterkörper ist; -
4 ein Beispiel eines Temperaturfühlers zur Anlegung um einen Katheterkörper ist; -
5 eine Querschnittslängsansicht eines Katheterkörpers mit einer Wärmeübertragungsvorrichtung darum herum ist; -
6a , b und c ein Verfahren der Fertigung eines Katheters mit einer Wärmübertragungsvorrichtung zeigen. - Die Dimensionen, auf die in Bezug auf die beigefügten Diagrammzeichnungen verwiesen wird, dienen nur zur Veranschaulichung und sind keinesfalls einschränkend oder unbedingt notwendig.
- Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt
1 die allgemeine Form eines pädiatrischen Pulmonalarterienkatheters, der 70–100 cm lang sein kann. An einem Ende weisen derartige Katheter im Allgemeinen einen Anschluss2 , zum Beispiel an einen TRUCCOMTM, und ein distales Lumen4 auf. Derartige Katheter sind im Allgemeinen von der Größe 3–5 F,d. h. ungefähr 1–1,67 mm im Durchmesser. - Für alle derartigen Katheter sollte die Wärmeübertragungsvorrichtung vorzugsweise in dem Bereich von 0,5–2,0 cm Länge liegen, um in dem Hauptgefäßstrang der Pulmonalarterie zu verbleiben. Die Shore-Härte des Katheterkörpers sollte zur richtigen Handhabung bei der Einführung in Patienten 45–55 D betragen. Die Verwendung weicherer Materialien kann möglich sein, kann aber die zusätzliche Verwendung eines Drahtes zum Versteifen des Katheterkörpers erfordern, was die Manövrierbarkeit während des Einführens ermöglicht.
- Bei den Versionen der vorliegenden Erfindung auf der Basis des Auf- oder Einschichtens oder des Einlagerns als Beschichtung der Übertragungsvorrichtung auf/in die Katheterwand oder des Beschichtens der Katheterwand mit der Übertragungsvorrichtung sollte die Wärmeübertragungsvorrichtung den äußeren Durchmesser des Katheters um nicht mehr als 0,3 F (0,1 mm) vergrößern.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wärmeübertragungsvorrichtung6 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Länge von 2 cm, die 4 cm von dem Ende des Katheters platziert ist. Dahinter ist ein Temperaturfühler8 , der ungefähr 0,3 cm lang ist, platziert. -
2 ist ein Querschnitt einer Katheterwand10 , wobei sechs Kupferdrähte12 mit dem Katheterkörper coextrudiert sind, um in der Katheterwand10 platziert zu werden. Von den sechs Drähten sind zwei für das Heizelement und zwei für Jedes von zwei Temperaturfühlelementen (nicht gezeigt) platziert. Der Katheter weist somit nur ein einzelnes distales Lumen14 mit 0,5 mm Durchmesser zur Lösungsinfusion und Drucküberwachung auf. -
3 ist ein Beispiel einer Wärmeübertragungsvorrichtung20 mit flexiblen Metallfilm gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Film besteht aus einem dünnen Metallfilm mit hoher Widerstandsfähigkeit, z. B. aus Nickel, Chrom oder Nickel-Chrom, der auf einem PVC-Film22 , z. B. 25–50 Mikrometer dick, abgelegt ist. Der Widerstandsdraht24 in3 kann unter Verwendung einer Photolithographiemaske gemustert werden. Die Vorrichtung20 umfasst Temperaturfühlerleitungen26 . -
4 zeigt ein mögliches Muster für Temperaturfühlerleitungen30 auf einem ähnlichen PVC-Film32 , um als Temperaturfühler zu wirken, wie in1 gezeigt. Es ist auf ähnliche Weise wie die Vorrichtung in3 gefertigt, aber nur das Temperaturfühlmaterial wird gefolgt von Parylene-C- und Goldbeschichtungen abgeschieden. -
5 zeigt einen Längsquerschnitt eines Katheters mit einer Wärmeübertragungsvorrichtung34 auf der Basis der in3 gezeigten. Um den Katheterkörper36 gibt es einen PVC-Film mit einer Dicke von 0,05 mm. Der Widerstand und die Temperaturfühlerleitungen befinden sich auf dem PVC-Film, der dann mit einem geeigneten Isolator wie etwa Parylene C, möglicherweise in einer Dicke von 0,005 mm, beschichtet wird. Die äußere Oberfläche ist mit einer Silber- oder Goldschicht (geeigneterweise 5–10 Mikrometer dick) beschichtet. - Wie in den
6a –6c gezeigt, kann die ganze Wärmeübertragungsvorrichtung34 mit dem Katheterkörper36 unter Verwendung geeigneter Mittel, wie etwa eines Lösungsmittels, verbunden werden. Ein Temperaturfühler40 , wie der in4 gezeigte, kann auch mit dem Katheterkörper36 verbunden werden, z. B. 2–4 cm proximal zu der Vorrichtung34 . Danach, und wie in den6a –c gezeigt, werden die Drähte38 in der Katheterwand36 dann freigelegt, und die Wärme- und Temperaturfühldrähte werden dann durch einen Vinylklebstoff oder einen anderen geeigneten Isolator angeschlossen und abgedeckt.
Claims (28)
- Ein Katheter zum Messen von Herzleistungsdaten, der eine Wärmeübertragungsvorrichtung (
6 ) an oder nahe seinem distalen Ende und ein Temperaturfühlelement (8 ) zum Messen der Temperatur des umgebenden Bluts beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungsvorrichtung (6 ) auf die Katheterwand (10 ) als flexibler Film aufgeschichtet ist, der einen oder mehrere elektrische Widerstandsflussweg(e) (24 ) darauf oder dort hindurch aufweist, und die Wärmeübertragungsvorrichtung einen oder mehrere Temperaturfühler oder Fühlerleitungen (26 ,30 ) umfasst. - Ein Katheter zum Messen von Herzleistungsdaten, der eine Wärmeübertragungsvorrichtung (
6 ) an oder nahe seinem distalen Ende und ein Temperaturtühlelement (8 ) zum Messen der Temperatur des umgebenden Bluts beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die Katheterwand (10 ) mit der Wärmeübertragungsvorrichtung (6 ) als flexiblem Film beschichtet ist, der einen oder mehrere elektrische Widerstandsflussweg(e) (24 ) darauf oder dort hindurch aufweist, und die Wärmeübertragungsvorrichtung einen oder mehrere Temperaturfühler oder Fühlerleitungen (26 ,30 ) umfasst. - Ein Katheter zum Messen von Herzleistungsdaten, der eine Wärmeübertragungsvorrichtung (
6 ) an oder nahe seinem distalen Ende und ein Temperaturfühlelement (8 ) zum Messen der Temperatur des umgebenden Bluts beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungsvorrichtung in die Katheterwand (10 ) als flexibler Film geschichtet ist, der einen oder mehrere elektrische Widerstandsflussweg(e) (24 ) darauf oder dort hindurch aufweist, und die Wärmeübertragungsvorrichtung einen oder mehrere Temperaturfühler oder Fühlerleitungen (26 ,30 ) umfasst. - Ein Katheter zum Messen von Herzleistungsdaten, der eine Wärmeübertragungsvorrichtung (
6 ) an oder nahe seinem distalen Ende und ein Temperaturfühlelement (8 ) zum Messen der Temperatur des umgebenden Bluts beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungsvorrichtung (6 ) in die Katheterwand (10 ) als Beschichtung als flexibler Film eingelagert ist, der einen oder mehrere elektrische Widerstandsflussweg(e) (24 ) darauf oder dort hindurch aufweist, und die Wärmeübertragungsvorrichtung einen oder mehrere Temperaturfühler oder Fühlerleitungen (26 ,30 ) umfasst. - Katheter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Film ein flexibler Metallfilm ist, auf den der eine oder die mehreren elektrischen Wege (
24 ) geätzt worden sind oder worauf sie anderweitig erstellt worden sind. - Katheter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der eine oder die mehreren elektrischen Wege (
24 ) auf einen Kunststofffilmüberzug hinzugegeben werden. - Katheter gemäß Anspruch 6, wobei der eine oder die mehreren elektrischen Wege (
24 ) durch einen Abscheidungsvorgang hinzugegeben werden. - Katheter gemäß Anspruch 6, wobei der eine oder die mehreren elektrischen Wege (
24 ) durch einen Beschichtungsvorgang hinzugegeben werden. - Katheter gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Wärmeübertragungsvorrichtung (
6 ) direkt auf der Katheterwand (10 ) angeordnet ist. - Katheter gemäß Anspruch 9, wobei die Wärmeübertragungsvorrichtung durch einen Abscheidungsvorgang auf der Katheterwand angeordnet wird.
- Katheter gemäß Anspruch 10, wobei der Abscheidungsvorgang ein Plasmaabscheidungsvorgang ist.
- Katheter gemäß Anspruch 10, wobei der Abscheidungsvorgang ein Druckvorgang ist.
- Katheter gemäß Anspruch 12, wobei der Druckvorgang eine leitfähige Tinte oder eine leitfähige Schicht mit nachfolgendem Ätzen verwendet.
- Katheter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei ein Temperaturfühlermaterial durch einen Abscheidungsvorgang ebenfalls auf der Katheterwand (
10 ) angeordnet wird. - Katheter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich über den Widerstandsflusswegen (
24 ) eine oder mehrere Isolatorschichten befinden. - Katheter gemäß Anspruch 15, wobei eine der Isolatorschichten Parylene C ist.
- Katheter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmeübertragungsvorrichtung eine äußere oder vorletzte äußere Schicht aus Silber oder Gold beinhaltet.
- Katheter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Länge der äußeren Wand des Katheters gänzlich, im Wesentlichen oder zum Teil aus dotiertem Material gebildet ist, das bei Anlegung von Strom dort hindurch als Wärmeübertragungsvorrichtung wirken kann.
- Katheter gemäß Anspruch 18, wobei das dotierte Material Silber oder Gold ist.
- Katheter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Katheterwand einen oder mehrere Metalldrähte (
38 ) dort hindurch aufweist. - Katheter gemäß Anspruch 20, wobei der oder jeder Draht aus Kupfer ist.
- Katheter gemäß Anspruch 20 oder Anspruch 21, wobei der oder jeder Draht innerhalb des Katheterkörpers coextrudiert ist.
- Katheter gemäß einem der Ansprüche 20 bis 21, wobei die Katheterwand einen oder mehrere Sätze Drähte (
38 ) umfasst. - Katheter gemäß Anspruch 23, wobei der Katheterkörper drei Sätze Drähte (
38 ) aufweist, wobei jeder Satz zwei Drähte beinhaltet. - Katheter gemäß einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei der oder jeder Draht (
38 ) in der Katheterwand (36 ) leicht freigelegt werden kann. - Katheter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche der Größe 3–5 F.
- Katheter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der ein einzelnes distales Lumen (
4 ) aufweist. - Katheter gemäß Anspruch 27, wobei das Lumen (
4 ) einen Durchmesser von ungefähr 0,5–0,7 mm aufweist.
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